TWI806273B - 氣相成長裝置以及氣相成長方法 - Google Patents

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Abstract

本發明的一實施方式提供一種能夠提高膜的特性的再現性的氣相成長裝置以及氣相成長方法。實施方式的氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於反應室之中並載置基板；第一源氣體流路，向反應室之中供給包含矽及氯的第一源氣體；以及沖洗氣體流路，向反應室之中供給包含矽及氯且矽原子濃度較第一源氣體的矽原子濃度低的沖洗氣體。

Description

氣相成長裝置以及氣相成長方法
[相關申請案] 本申請案享有以日本專利申請案2020-206807號（申請日：2020年12月14日）為基礎申請案的優先權。本申請案藉由參照該基礎申請案而包括基礎申請案的全部內容。
本發明是有關於一種向基板供給氣體以進行膜的形成的氣相成長裝置以及氣相成長方法。
作為形成高品質半導體膜的方法，有藉由氣相成長而於基板的表面形成單晶膜的磊晶（epitaxial）成長技術。於利用磊晶成長技術的氣相成長裝置中，將基板載置於固持為常壓或減壓的反應室之中的固持器（holder）上。
然後，一面將基板進行加熱，一面將包含膜的原料的製程氣體經由反應室的上部的氣體導入部供給至反應室。製程氣體於基板表面產生熱反應，而於基板表面形成磊晶單晶膜。
於此種氣相成長裝置中，有時無法獲得同一製程條件下形成的膜的特性的再現性。其原因例如可列舉向晶圓上供給的製程氣體中膜的原料濃度的經時變化。
本發明所欲解決之課題在於提供一種能夠提高膜的特性的再現性的氣相成長裝置以及氣相成長方法。
本發明的一形態的氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；第一源氣體流路，向所述反應室之中供給包含矽及氯的第一源氣體；以及沖洗氣體流路，向所述反應室之中供給包含矽及氯且矽原子濃度較所述第一源氣體的矽原子濃度低的沖洗氣體。
另外，所述氣相成長裝置中，所述沖洗氣體的氯原子濃度較所述第一源氣體的氯原子濃度低。
另外，所述氣相成長裝置中，更包括設置於所述第一源氣體流路與所述沖洗氣體流路之間的氣體的洩漏路徑。
另外，所述氣相成長裝置中，更包括向所述反應室之中供給包含碳的第二源氣體的第二源氣體流路。
另外，所述氣相成長裝置中，所述沖洗氣體包含氫氣。
本發明的一形態的氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；以及氣體導入部，設置於所述反應室之上，所述氣體導入部中，包括：源氣體區域，導入有包含矽及氯的源氣體；沖洗氣體區域，設置於所述源氣體區域與所述反應室之間，且導入有包含氯的沖洗氣體；第一隔板，設置於所述源氣體區域與所述沖洗氣體區域之間；第二隔板，設置於所述沖洗氣體區域與所述反應室之間；源氣體導管，貫通所述第一隔板與所述第二隔板，並向所述反應室供給所述源氣體；以及沖洗氣體導管，貫通所述第二隔板，並供所述源氣體導管插入，自與所述源氣體導管的間隙向所述反應室供給包含原子濃度較所述源氣體的矽原子濃度低的矽的所述沖洗氣體，且於所述源氣體導管與所述第一隔板之間具有間隙。
另外，所述氣相成長裝置中，所述氣體導入部更包括安裝於所述源氣體導管上的傳導性調整機構。
另外，所述氣相成長裝置中，所述沖洗氣體的氯原子濃度較所述源氣體的氯原子濃度低。
另外，所述氣相成長裝置中，所述沖洗氣體包含氫氣。
本發明的一形態的氣相成長方法為使用氣相成長裝置的氣相成長方法，所述氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；源氣體流路，向所述反應室之中供給源氣體；以及沖洗氣體流路，向所述反應室之中供給沖洗氣體，所述氣相成長方法中，自所述源氣體流路向所述反應室供給包含矽及氯的源氣體，自所述沖洗氣體流路向所述反應室供給包含矽及氯且矽原子濃度較所述源氣體低的沖洗氣體，於所述基板的表面形成碳化矽膜。
根據本發明，可實現一種能夠提高膜的特性的再現性的氣相成長裝置以及氣相成長方法。
以下，參照圖式對本發明的實施方式進行說明。
本說明書中，有時對相同或類似的構件附上相同的符號。
本說明書中，將氣相成長裝置經設置成能夠進行膜的形成的狀態下的重力方向定義為「下」，將其相反方向定義為「上」。因此，「下部」是指相對於基準的重力方向的位置，「下方」是指相對於基準的重力方向。而且，「上部」是指相對於基準的重力方向的反方向的位置，「上方」是指相對於基準的重力方向的反方向。另外，「縱向」為重力方向。
另外，於本說明書中，「製程氣體」是指為了膜的形成而使用的氣體的總稱，例如，設為包含源氣體（source gas）、輔助氣體（assist gas）、摻雜氣體（dopant gas）、載體氣體（carrier gas）、沖洗氣體（purge gas）、及該些的混合氣體的概念。
（第一實施方式） 第一實施方式的氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於反應室之中並載置基板；第一源氣體流路，向反應室之中供給包含矽及氯的第一源氣體；以及沖洗氣體流路，向反應室之中供給包含矽及氯且矽原子濃度較第一源氣體的矽原子濃度低的沖洗氣體。
另外，第一實施方式的氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於反應室之中並載置基板；以及氣體導入部，設置於反應室之上，所述氣體導入部中，包括：源氣體區域，導入有包含矽及氯的源氣體；沖洗氣體區域，設置於源氣體區域與反應室之間，且導入有包含氯的沖洗氣體；第一隔板，設置於源氣體區域與沖洗氣體區域之間；第二隔板，設置於沖洗氣體區域與反應室之間；源氣體導管，貫通第一隔板與第二隔板，並向反應室供給源氣體；以及沖洗氣體導管，貫通第二隔板，且供源氣體導管插入，自與源氣體導管的間隙向反應室供給包含原子濃度較源氣體的矽原子濃度低的矽的沖洗氣體，且於源氣體導管與第一隔板之間具有間隙。
圖1是第一實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。第一實施方式的氣相成長裝置100例如是使單晶碳化矽（SiC）膜於單晶碳化矽（SiC）基板上磊晶成長的單片型磊晶成長裝置。第一實施方式的氣相成長裝置100是向SiC基板的表面沿縱向供給製程氣體的立式氣相成長裝置。
第一實施方式的氣相成長裝置100包括反應室10、氣體導入部12。反應室10包括：基座（susceptor）14（固持器（holder））、旋轉體16、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、第一加熱器（heater）22、反射器（reflector）28、支撐柱30、固定台32、固定軸34、罩（hood）40、第二加熱器42、以及氣體排出口44。氣體導入部12包括源氣體區域51、源氣體區域52、沖洗氣體區域53、沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55、整流板60、隔板61、隔板62、隔板63、隔板64、頂板65、源氣體導管71、源氣體導管72、沖洗氣體導管73、沖洗氣體導管74、沖洗氣體導管75、氣帽76、源氣體導入口81、源氣體導入口82、沖洗氣體導入口83、沖洗氣體導入口84、沖洗氣體導入口85。
基座14是固持器的一例。隔板63是第一隔板的一例。隔板62是第二隔板的一例。
源氣體區域51及源氣體導管71形成源氣體G1的第一源氣體流路。源氣體區域52及源氣體導管72形成源氣體G2的第二源氣體流路。沖洗氣體區域53及沖洗氣體導管73、沖洗氣體區域54及沖洗氣體導管74、沖洗氣體區域55及沖洗氣體導管75分別形成沖洗氣體G3的沖洗氣體流路。
源氣體G1是第一源氣體的一例。源氣體G2是第二源氣體的一例。
反應室10例如為不鏽鋼（stainless）製。反應室10具有圓筒形狀的壁。於反應室10內，於晶圓（wafer）W上形成SiC膜。晶圓W是基板的一例。
基座14設置於反應室10之中。於基座14能夠載置晶圓W。於基座14，亦可於中心部設置開口部。基座14是固持器的一例。
基座14例如是由SiC或碳（carbon）、或塗佈有SiC或碳化鉭（TaC）的碳等耐熱性高的材料形成。
基座14固定於旋轉體16的上部。旋轉體16固定於旋轉軸18。基座14間接地固定於旋轉軸18。
旋轉軸18能夠藉由旋轉驅動機構20進行旋轉。藉由利用旋轉驅動機構20使旋轉軸18旋轉而能夠使基座14旋轉。藉由使基座14旋轉，而能夠使載置於基座14的晶圓W旋轉。
藉由旋轉驅動機構20，例如能夠使晶圓W以300 rpm以上且3000 rpm以下的旋轉速度進行旋轉。旋轉驅動機構20例如由馬達（motor）與軸承（bearing）構成。
第一加熱器22設置於基座14之下。第一加熱器22設置於旋轉體16內。第一加熱器22自下方對固持於基座14的晶圓W進行加熱。第一加熱器22例如是電阻加熱加熱器。第一加熱器22例如呈經施加有梳形圖案的圓板狀。再者，第一加熱器22亦可分割為對晶圓的外周部進行加熱的外周加熱器及對晶圓的內周部進行加熱的內周加熱器（未圖示）。
反射器28設置於第一加熱器22之下。於反射器28與基座14之間，設置有第一加熱器22。
反射器28將自第一加熱器22朝下方放射的熱予以反射，而提高晶圓W的加熱效率。另外，反射器28防止較反射器28更下方的構件被加熱。反射器28例如為圓板狀。反射器28例如由被覆有SiC的碳等耐熱性高的材料形成。
反射器28例如藉由多個支撐柱30固定於固定台32。固定台32例如由固定軸34支撐。
於旋轉體16內，為了使基座14自旋轉體16分離，而設置有上推銷（未圖示）。上推銷例如將反射器28、及第一加熱器22貫通。
第二加熱器42設置於罩40與反應室10的內壁之間。第二加熱器42自上方對固持於基座14的晶圓W進行加熱。將晶圓W除了利用第一加熱器22還利用第二加熱器42進行加熱，藉此能夠將晶圓W加熱至SiC膜的成長所需的溫度，例如加熱至1500℃以上的溫度。第二加熱器42例如是電阻加熱加熱器。
罩40例如是圓筒形狀。罩40具備防止製程氣體與第二加熱器42相接的功能。罩40例如是由被覆有SiC的碳等耐熱性高的材料形成。
氣體排出口44設置於反應室10的底部。氣體排出口44將源氣體於晶圓W表面處進行了反應後的剩餘的反應生成物、及剩餘的製程氣體排出至反應室10的外部。氣體排出口44例如連接於未圖示的真空泵。
另外，於反應室10，設置有未圖示的晶圓出入口及閘閥（gate valve）。藉由晶圓出入口及閘閥，能夠將晶圓W搬入至反應室10內或者搬出至反應室10外。
氣體導入部12設置於反應室10之上。
於氣體導入部12設置有用於將源氣體G1導入至氣體導入部12之中的源氣體導入口81。作為第一源氣體的源氣體G1自源氣體導入口81被導入至源氣體區域51中。
於氣體導入部12設置有用於將源氣體G2導入至氣體導入部12之中的源氣體導入口82。作為第二源氣體的源氣體G2自源氣體導入口82被導入至源氣體區域52中。
於氣體導入部12設置有用於將沖洗氣體G3導入至氣體導入部12之中的沖洗氣體導入口83、沖洗氣體導入口84、沖洗氣體導入口85。沖洗氣體G3自沖洗氣體導入口83被導入至沖洗氣體區域53中。沖洗氣體G3自沖洗氣體導入口84被導入至沖洗氣體區域54中。另外，沖洗氣體G3自沖洗氣體導入口85被導入至沖洗氣體區域55中。
再者，自沖洗氣體導入口83、沖洗氣體導入口84、沖洗氣體導入口85分別導入至沖洗氣體區域53、沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中的沖洗氣體G3是不包含源氣體的氣體。另外，自沖洗氣體導入口83、沖洗氣體導入口84、沖洗氣體導入口85分別被導入至沖洗氣體區域53、沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中的沖洗氣體G3於圖1中以同一符號表示，但亦可獨立地控制輔助氣體、載體氣體等的流量。
源氣體G1是矽（Si）的源氣體。源氣體G1包含矽（Si）及氯（Cl）。源氣體G1例如是矽烷（SiH 4）、氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體。
氯化氫（HCl）是抑制矽的團簇化的輔助氣體。另外，氯化氫具有對堆積於源氣體G1的流路上的包含矽的副生成物進行蝕刻的功能。
氫氣（H 2）是載體氣體。作為載體氣體，例如亦能夠使用氬氣（Ar）。
源氣體G2是碳（C）的源氣體。源氣體G2包含碳（C）。源氣體G2例如包含烴。源氣體G2例如是丙烷（C 3H 8）與氫氣（H 2）的混合氣體。
源氣體G2例如包含n型雜質的摻雜氣體。n型雜質的摻雜氣體例如是氮氣。
沖洗氣體G3具有抑制供給至反應室10中的源氣體自反應室10側回流至沖洗氣體導管73、沖洗氣體導管74、沖洗氣體導管75的內部的功能。即，藉由供給沖洗氣體G3，抑制源氣體自反應室10側回流至沖洗氣體導管73、沖洗氣體導管74、沖洗氣體導管75的內部而於沖洗氣體導管73、沖洗氣體導管74、沖洗氣體導管75的內部形成堆積物。另外，沖洗氣體G3包含氯（Cl）。沖洗氣體G3例如包含氯化氫（HCl）。沖洗氣體G3例如是氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）混合氣體。
氯化氫（HCl）是包含矽的副生成物的蝕刻氣體。例如亦能夠使用氬氣（Ar）來代替氫氣（H 2）。
沖洗氣體G3的氯原子濃度例如較第一源氣體的氯原子濃度低。沖洗氣體G3的氯原子濃度例如為第一源氣體的氯原子濃度的五分之一以下。再者，沖洗氣體G3亦可於沖洗氣體區域53、沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中分別使用不同的混合比、不同的氣體種類。
於源氣體區域51導入有源氣體G1。源氣體區域51設置於沖洗氣體區域54與沖洗氣體區域55之間。
於源氣體區域52導入有源氣體G2。源氣體區域52設置於源氣體區域51與反應室10之間。另外，源氣體區域52設置於沖洗氣體區域53與沖洗氣體區域54之間。
於沖洗氣體區域53導入有沖洗氣體G3。沖洗氣體區域53設置於沖洗氣體區域54與反應室10之間。另外，沖洗氣體區域53設置於源氣體區域52與反應室10之間。
於沖洗氣體區域54導入有沖洗氣體G3。沖洗氣體區域54設置於源氣體區域51與反應室10之間。另外，沖洗氣體區域54設置於源氣體區域51與源氣體區域52之間。
於沖洗氣體區域55導入有沖洗氣體G3。於沖洗氣體區域55與反應室10之間設置有源氣體區域51。
整流板60設置於反應室10與沖洗氣體區域53之間。整流板60具有多個孔60a及多個孔60b。
隔板61設置於沖洗氣體區域53與源氣體區域52之間。隔板61具有多個孔61a。
隔板62設置於沖洗氣體區域54與反應室10之間。隔板62設置於源氣體區域52與沖洗氣體區域54之間。隔板62具有多個孔62a。
隔板63設置於源氣體區域51與沖洗氣體區域54之間。隔板63具有孔63a。
隔板64設置於沖洗氣體區域55與源氣體區域51之間。隔板64具有多個孔64a。
頂板65設置於沖洗氣體區域55之上。
圖2是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖2是包括源氣體導管71及沖洗氣體導管74的剖面圖。
源氣體導管71向反應室供給源氣體G1。源氣體導管71被插入至孔60a、孔61a、孔62a、孔63a中。源氣體導管71貫通整流板60、隔板61、隔板62、隔板63。
源氣體導管71於上端具有環狀的凸緣71a。源氣體導管71相對於隔板63能夠拆卸。源氣體導管71藉由將凸緣71a載置於隔板63上來支承自重。
由於自反應室10向氣體導入部12的供熱，源氣體導管71、隔板63熱膨脹，因此源氣體導管71與隔板63未藉由螺釘等而固定。若藉由螺釘等將源氣體導管71與隔板63加以固定，則由於熱膨脹或應變的差異，源氣體導管71、隔板63有時會破裂，而欠佳。因此，於凸緣71a與隔板63的接觸面上，無法獲得源氣體區域51與沖洗氣體區域54之間的、完全的氣密性。
源氣體導管71的外壁與隔板63隔開。於源氣體導管71與隔板63之間存在間隙。源氣體導管71的外壁與隔板63之間的距離（圖2中的d1）例如為100 μm以上且1 mm以下。距離d1是源氣體導管71的中心軸與孔63a的中心一致時的距離。
源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域、以及凸緣71a與隔板63的接觸面有時作為製程氣體的洩漏路徑發揮功能。例如，源氣體G1有時會通過凸緣71a與隔板63的接觸面、以及源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域，而自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域54，源氣體G1混合於沖洗氣體區域54中。
沖洗氣體導管74向反應室10供給沖洗氣體G3。沖洗氣體導管74被插入至孔60a、孔61a、孔62a中。沖洗氣體導管74貫通整流板60、隔板61、隔板62。
沖洗氣體導管74於上端具有環狀的凸緣74a。沖洗氣體導管74相對於隔板62能夠拆卸。沖洗氣體導管74藉由將凸緣74a載置於隔板62上來支承自重。沖洗氣體導管74的外壁與隔板62隔開。
由於自反應室10向氣體導入部12的供熱，沖洗氣體導管74、隔板62熱膨脹，因此沖洗氣體導管74與隔板62未藉由螺釘等而固定。若藉由螺釘等將沖洗氣體導管74與隔板62加以固定，則由於熱膨脹或應變的差異，沖洗氣體導管74、隔板62有時會破裂，而欠佳。因此，於凸緣74a與隔板62的接觸面上，無法獲得源氣體區域52與沖洗氣體區域54之間的、完全的氣密性。
於沖洗氣體導管74的內側插入有源氣體導管71。沖洗氣體導管74與源氣體導管71隔開。於沖洗氣體導管74與源氣體導管71之間存在間隙。沖洗氣體導管74與源氣體導管71之間的間隙成為沖洗氣體G3的流路。
氣帽76被插入至孔64a中，堵塞孔64a。氣帽76抑制製程氣體於沖洗氣體區域55與源氣體區域51之間的移動。
氣帽76於上端具有環狀的凸緣76a。由於氣帽76不具有通向反應室10的導管，因此自反應室10向氣體導入部12供熱的熱量不易傳遞，熱膨脹亦小。因此，氣帽76可藉由配備於氣帽76上的未圖示的固定部進行固定，以獲得凸緣76a與隔板64的接觸面上的氣密性。氣帽76能夠拆卸。
圖3是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖3是包括源氣體導管72及沖洗氣體導管73的剖面圖。
源氣體導管72向反應室供給源氣體G2。源氣體導管72被插入至孔60a、孔61a中。源氣體導管72貫通整流板60及隔板61。
源氣體導管72於上端具有環狀的凸緣72a。源氣體導管72相對於隔板61能夠拆卸。源氣體導管72藉由將凸緣72a載置於隔板61上來支承自重。源氣體導管72外壁與隔板61隔開。
由於自反應室10向氣體導入部12的供熱，源氣體導管72、隔板61熱膨脹，因此源氣體導管72與隔板61未藉由螺釘等而固定。若藉由螺釘等將源氣體導管72與隔板61加以固定，則由於熱膨脹或應變的差異，源氣體導管72、隔板61有時會破裂，而欠佳。因此，於凸緣72a與隔板61的接觸面上，無法獲得源氣體區域52與沖洗氣體區域53之間的、完全的氣密性。
沖洗氣體導管73向反應室10供給沖洗氣體G3。沖洗氣體導管73被插入至孔60a中。沖洗氣體導管73貫通整流板60。
沖洗氣體導管73於上端具有環狀的凸緣73a。沖洗氣體導管73相對於整流板60能夠拆卸。沖洗氣體導管73藉由將凸緣73a載置於整流板60上來支承自重。沖洗氣體導管73的外壁與整流板60隔開。
於沖洗氣體導管73的內側插入有源氣體導管72。沖洗氣體導管73與源氣體導管72隔開。沖洗氣體導管73與源氣體導管72之間成為沖洗氣體G3的流路。再者，沖洗氣體導管73亦可利用整流板60的孔60a置換。
圖4是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖4是包括沖洗氣體導管75及沖洗氣體導管74的剖面圖。
沖洗氣體導管75向反應室供給沖洗氣體G3。沖洗氣體導管75被插入至孔60a、孔61a、孔62a、孔63a、孔64a中。沖洗氣體導管75貫通整流板60、隔板61、隔板62、隔板63、隔板64。
沖洗氣體導管75於上端具有環狀的凸緣75a。沖洗氣體導管75相對於隔板64能夠拆卸。沖洗氣體導管75藉由將凸緣75a載置於隔板64上來支承自重。
由於自反應室10向氣體導入部12的供熱，沖洗氣體導管75、隔板64熱膨脹，因此沖洗氣體導管75與隔板64未藉由螺釘等而固定。若藉由螺釘等將沖洗氣體導管75與隔板64加以固定，則由於熱膨脹或應變的差異，沖洗氣體導管75、隔板61有時會破裂，而欠佳。因此，於凸緣75a與隔板61的接觸面上，無法獲得沖洗氣體區域55與源氣體區域51之間的、完全的氣密性。
沖洗氣體導管75的外壁與隔板63及隔板64隔開。沖洗氣體導管75的外壁與隔板63之間的距離（圖4中的d2）、沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的距離（圖4中的d2）例如為100 μm以上且1 mm以下。距離d2是沖洗氣體導管75的中心軸與孔63a的中心一致時的距離。距離d2是沖洗氣體導管75的中心軸與孔64a的中心一致時的距離。
沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域、以及凸緣75a與隔板64的接觸面有時作為製程氣體的洩漏路徑發揮功能。例如，導入至源氣體區域51的源氣體G1有時會通過凸緣75a與隔板64的接觸面、以及沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域，而自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域55。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域55，源氣體G1混合於沖洗氣體區域55中。
於沖洗氣體導管74的內側插入有沖洗氣體導管75。沖洗氣體導管74與沖洗氣體導管75隔開。於沖洗氣體導管74與沖洗氣體導管75之間存在間隙。沖洗氣體導管74與沖洗氣體導管75之間的間隙成為沖洗氣體G3的流路。
源氣體導管71、源氣體導管72、沖洗氣體導管73、沖洗氣體導管74、沖洗氣體導管75、及氣帽76由耐熱性高的材料、例如被覆有SiC的碳形成。另外，整流板60、隔板61、隔板62、隔板63、隔板64由耐熱性高的材料、例如被覆有SiC的碳形成。
接著，對第一實施方式的氣相成長方法進行說明。第一實施方式的氣相成長方法為使用氣相成長裝置的氣相成長方法，所述氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於反應室之中並載置基板；源氣體流路，向反應室之中供給源氣體；以及沖洗氣體流路，向反應室之中供給沖洗氣體，所述氣相成長方法中，自源氣體流路向反應室供給包含矽及氯的源氣體，自沖洗氣體流路向反應室供給包含矽及氯且矽原子濃度較源氣體低的沖洗氣體，於基板的表面形成碳化矽膜。
第一實施方式的氣相成長方法使用圖1所示的氣相成長裝置100。以於單晶SiC的晶圓W的表面形成單晶的SiC膜11（碳化矽膜）的情況為例進行說明。
圖5、圖6、及圖7是第一實施方式的氣相成長方法的說明圖。
首先，將載置有晶圓W的基座14搬入至反應室10內。晶圓W是單晶SiC。
接著，藉由旋轉驅動機構20使晶圓W以300 rpm以上的旋轉速度旋轉。然後，利用第一加熱器22及第二加熱器42對晶圓W進行加熱。
接著，將源氣體G1自源氣體導入口81導入至源氣體區域51中。另外，將源氣體G2自源氣體導入口82導入至源氣體區域52中。另外，將沖洗氣體G3自沖洗氣體導入口83、沖洗氣體導入口84、沖洗氣體導入口85導入至沖洗氣體區域53、沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中。
以下，以源氣體G1為矽烷（SiH 4）、氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）混合氣體，源氣體G2為丙烷（C 3H 8）與氫氣（H 2）的混合氣體，沖洗氣體G3為氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體的情況為例進行說明。
如後所述，源氣體G1容易經由源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域、以及凸緣71a與隔板63的接觸面自源氣體區域51混合到沖洗氣體區域54中。另外，源氣體G1容易經由沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域、以及凸緣75a與隔板64的接觸面自源氣體區域51混合到沖洗氣體區域55中。因此，沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中容易含有少量矽烷。即，沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55有時含有少量矽。
沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55之中的沖洗氣體G3的矽原子濃度較源氣體區域51之中的源氣體G1的矽原子濃度低。沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55之中的沖洗氣體G3的矽原子濃度例如為源氣體區域51的源氣體G1的矽原子濃度的百分之一以下。
如圖5所示，作為源氣體G1供給的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體自源氣體區域51通過源氣體導管71而被供給至反應室10。源氣體區域51及源氣體導管71形成源氣體G1的源氣體流路。源氣體G1的源氣體流路是第一源氣體流路的一例。
另外，如圖5所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域54通過沖洗氣體導管74而被供給至反應室10。沖洗氣體G3通過沖洗氣體導管74與源氣體導管71之間的間隙而被供給至反應室10。沖洗氣體區域54與沖洗氣體導管74形成沖洗氣體G3的沖洗氣體流路。
另外，如圖5所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域53通過整流板60的孔60b而被供給至反應室10。
如圖6所示，作為源氣體G2的丙烷與氫氣的混合氣體自源氣體區域52通過源氣體導管72而被供給至反應室10。源氣體區域52及源氣體導管72形成源氣體G2的源氣體流路。源氣體G2的源氣體流路是第二源氣體流路的一例。
另外，如圖6所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域53通過沖洗氣體導管73而被供給至反應室10。
如圖7所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域55通過沖洗氣體導管75而被供給至反應室10。沖洗氣體區域55及沖洗氣體導管75形成沖洗氣體G3的沖洗氣體流路。另外，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域54通過沖洗氣體導管74而被供給至反應室10。沖洗氣體區域54及沖洗氣體導管74形成沖洗氣體G3的沖洗氣體流路。
自氣體導入部12供給至反應室10中的源氣體G1、源氣體G2、以及沖洗氣體G3成為朝向晶圓W的表面的氣體流。源氣體G1中所含的Si原子與源氣體G2中所含的C原子於晶圓W的表面發生反應，藉此於晶圓W的表面形成單晶的SiC膜11。
於形成SiC膜11之後，停止由第一加熱器22以及第二加熱器42進行的加熱，降低晶圓W的溫度。之後，將晶圓W與基座14一起自反應室10搬出。
接著，對第一實施方式的氣相成長裝置、以及氣相成長方法的作用及效果進行說明。
如圖5所示，第一實施方式的氣相成長裝置100中，於沖洗氣體導管74的內側插入有源氣體導管71。源氣體導管71與沖洗氣體導管74具備雙重管結構。
於自源氣體導管71向反應室10供給源氣體G1時，以包圍源氣體G1的方式自沖洗氣體導管74向反應室10供給沖洗氣體G3。
如圖6所示，第一實施方式的氣相成長裝置100中，於沖洗氣體導管73的內側插入有源氣體導管72。源氣體導管72與沖洗氣體導管73具備雙重管結構。
於自源氣體導管72向反應室10供給源氣體G2時，以包圍源氣體G2的方式自沖洗氣體導管73向反應室10供給沖洗氣體G3。
如圖2所示，於第一實施方式的氣相成長裝置100中，源氣體導管71的外壁與隔板63隔開距離d1。因此，例如，即便源氣體導管71被加熱器42自反應室10側的端部進行加熱而熱膨脹，亦可抑制源氣體導管71或隔板63破損。
另外，如圖4所示，於第一實施方式的氣相成長裝置100中，沖洗氣體導管75的外壁與隔板63、隔板64分別隔開距離d2。因此，例如，即便沖洗氣體導管75被第二加熱器42自反應室10側的端部進行加熱而熱膨脹，亦可抑制沖洗氣體導管75、隔板63、隔板64破損。
圖8及圖9是第一實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。圖8是與圖5對應的圖。圖9是與圖6對應的圖。
圖8所示的結構與第一實施方式的氣相成長裝置100的不同之處在於，沖洗氣體G3不包含氯。沖洗氣體G3例如是氫氣。
如圖8所示，凸緣71a與隔板63的接觸面、以及源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。即，源氣體G1有時會如圖8中虛線箭頭所示，通過源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域而自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54中。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域54，源氣體G1混合於沖洗氣體區域54中。
藉由在沖洗氣體區域54中混合作為源氣體G1的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體，如圖8所示，包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間。
包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間，意指經由沖洗氣體導管74向反應室10供給的氣體中所含的矽的原子濃度減少。即，供給至反應室10中的矽的量減少。因此，供給至晶圓W的表面的矽的量亦減少。另外，若包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間，則經由沖洗氣體導管74向反應室10供給的氣體中所含的矽與包含矽的副生成物90的反應加快，經由沖洗氣體導管74向反應室10供給的氣體中所含的矽的原子濃度經時性減少。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再現性、載體濃度的再現性降低。
圖9的結構與第一實施方式的氣相成長裝置100的不同之處在於，沖洗氣體G3不包含氯。沖洗氣體G3例如是氫氣。
如圖9所示，凸緣75a與隔板64的接觸面、以及沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。另外，沖洗氣體導管75的外壁與隔板63之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。即，源氣體G1有時會如圖9中虛線箭頭所示，通過沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域、沖洗氣體導管75的外壁與隔板63之間的區域而自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55，源氣體G1混合於沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中。
尤其是，由於沖洗氣體導管75具有與隔板64相接的凸緣75a，因此受加工精度或熱變形的影響，無法包括與隔板63同時相接的凸緣。因此，例如與圖8所示的情況相比，洩漏量變大，混合於沖洗氣體區域54中的源氣體G1的量變多。
藉由在沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中混合作為源氣體G1的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體，如圖9所示，包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部、及沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間。
當包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部或沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間時，供給至反應室10中的矽的量減少。因此，供給至晶圓W的表面的矽的量亦減少。另外，當包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部或沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間時，經由沖洗氣體導管75或沖洗氣體導管74向反應室10供給的氣體中所含的矽與包含矽的副生成物90的反應加快，經由沖洗氣體導管75或沖洗氣體導管74向反應室供給的氣體中所含的矽的原子濃度經時性減少。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再現性、載體濃度的再現性降低。
於第一實施方式的氣相成長裝置100以及氣相成長方法中，沖洗氣體G3包含氯。沖洗氣體G3例如是氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體。
藉由沖洗氣體G3包含氯，即便因源氣體G1的洩漏而於沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中混雜有包含矽的氣體，矽的副生成物亦被氯蝕刻。因此，可抑制包含矽的副生成物90堆積於通向反應室10的氣體流路中。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性提高。例如，SiC膜11的膜厚的再現性、載體濃度的再現性提高。
混合源氣體G1後的沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中的沖洗氣體G3的矽原子濃度較源氣體G1的矽原子濃度低。另外，混合源氣體G1後的沖洗氣體G3的氯原子濃度較源氣體G1的氯原子濃度低。
就抑制矽的團簇化的觀點而言，源氣體G1的氯原子濃度較佳為源氣體G1的矽原子濃度的2倍以上，更佳為5倍以上。
另外，就抑制SiC膜11的成長速度的降低的觀點而言，沖洗氣體G3的氯原子濃度較佳為較源氣體G1的氯原子濃度低。沖洗氣體G3的氯原子濃度較佳為源氣體G1的氯原子濃度的二分之一以下，更佳為五分之一以下。
就抑制包含矽的副生成物90的形成的觀點而言，沖洗氣體G3的氯原子濃度較佳為源氣體G1的氯原子濃度的百分之一以上，更佳為五十分之一以上。
就抑制源氣體導管71或隔板63破損的觀點而言，源氣體導管71的外壁與隔板63之間的距離d1較佳為100 μm以上，更佳為250 μm以上。
就抑制源氣體導管71與沖洗氣體導管74的中心軸的偏移的觀點而言，源氣體導管71的外壁與第三隔板63之間的距離d1較佳為1 mm以下，更佳為750 μm以下。
（變形例） 圖10是第一實施方式的氣相成長裝置的變形例的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖10是包括沖洗氣體導管75、沖洗氣體導管74的剖面圖。圖10是與圖4對應的剖面。
沖洗氣體導管75向反應室供給沖洗氣體G3。沖洗氣體導管75被插入至孔60a、孔61a、孔62a、孔63a、孔64a中。沖洗氣體導管75貫通整流板60、隔板61、隔板62、隔板63、隔板64。
沖洗氣體導管75於上端與下端之間具有環狀的凸緣75a。沖洗氣體導管75相對於隔板63能夠拆卸。沖洗氣體導管75藉由將凸緣75a載置於隔板63上來支承自重。
沖洗氣體導管75的外壁與隔板63、隔板64隔開。於沖洗氣體導管75與隔板63、隔板64之間存在間隙。
於沖洗氣體導管74的內側插入有沖洗氣體導管75。沖洗氣體導管74與沖洗氣體導管75隔開。沖洗氣體導管74與沖洗氣體導管75之間的間隙成為沖洗氣體G3的流路。
圖11是第一實施方式的氣相成長方法的變形例的說明圖。
當於晶圓W的表面形成SiC膜11時，如圖11所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域55通過沖洗氣體導管75而被供給至反應室10中。另外，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域54通過沖洗氣體導管74而被供給至反應室10中。
圖12是第一實施方式的氣相成長裝置的變形例的作用及效果的說明圖。圖12是與圖11對應的圖。
圖12與第一實施方式的氣相成長裝置100的變形例的不同之處在於，沖洗氣體G3不包含氯。沖洗氣體G3例如是氫氣。
如圖12所示，凸緣75a與隔板63的接觸面、以及沖洗氣體導管75的外壁與隔板63之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。另外，沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。即，源氣體G1有時會如圖12中虛線箭頭所示，通過沖洗氣體導管75的外壁與隔板63之間的區域、沖洗氣體導管75的外壁與隔板64之間的區域而自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55，源氣體G1混合於沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中。
尤其是，由於沖洗氣體導管75具有與隔板63相接的凸緣75a，因此受加工精度或熱變形的影響，無法包括與隔板64同時相接的凸緣。因此，例如與圖9所示的情況相比，與沖洗氣體區域55的沖洗氣體G3混合的源氣體G1的量增多。
藉由在沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中混合有作為源氣體G1的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體，如圖12所示，包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部、以及沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間。
當包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部或沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間時，供給至反應室10中的矽的量減少。因此，供給至晶圓W的表面的矽的量亦減少。另外，當包含矽的副生成物90堆積於沖洗氣體導管75的內部或沖洗氣體導管75與沖洗氣體導管74之間時，經由沖洗氣體導管75或沖洗氣體導管74向反應室10供給的氣體中所含的矽與包含矽的副生成物90的反應加快，經由沖洗氣體導管75或沖洗氣體導管74向反應室供給的氣體中所含的矽的原子濃度經時性減少。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性降低。
於第一實施方式的氣相成長裝置100以及氣相成長方法的變形例中，沖洗氣體G3包含氯。沖洗氣體G3例如是氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體。
藉由沖洗氣體G3包含氯，即便因源氣體G1的洩漏而於沖洗氣體區域54、沖洗氣體區域55中混雜有包含矽的氣體，矽的副生成物亦被氯蝕刻。因此，可抑制包含矽的副生成物90堆積於氣體流路中。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性提高。例如，SiC膜11的膜厚的再現性、載體濃度的再現性提高。
以上，根據第一實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法以及變形例，可抑制氣體流路中的包含矽的副生成物的堆積。因此，根據第一實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，能夠提高膜的特性的再現性。
（第二實施方式） 第二實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法與第一實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法的不同之處在於源氣體為一種。以下，關於與第一實施方式重覆的內容，有時省略一部分記述。
圖13是第二實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。第二實施方式的氣相成長裝置200例如是使單晶SiC膜於單晶SiC基板上磊晶成長的單片型磊晶成長裝置。第二實施方式的氣相成長裝置200是向SiC基板的表面沿縱向供給製程氣體的立式氣相成長裝置。
第二實施方式的氣相成長裝置200包括反應室10、氣體導入部12。反應室10包括基座14（固持器）、旋轉體16、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、第一加熱器22、反射器28、支撐柱30、固定台32、固定軸34、罩40、第二加熱器42、以及氣體排出口44。氣體導入部12包括源氣體區域56、沖洗氣體區域57、整流板60、隔板66、頂板65、源氣體導管77、沖洗氣體導管78、源氣體導入口86、沖洗氣體導入口87。
基座14是固持器的一例。整流板60是第二隔板的一例。隔板66是第一隔板的一例。
源氣體區域56以及源氣體導管77形成第一源氣體流路。沖洗氣體區域57以及沖洗氣體導管78形成沖洗氣體流路。
氣體導入部12設置於反應室10之上。
於氣體導入部12設置有用於將源氣體Gx導入至氣體導入部12之中的源氣體導入口86。源氣體Gx自源氣體導入口86被導入至源氣體區域56中。
於氣體導入部12設置有用於將沖洗氣體Gy導入氣體導入部12之中的沖洗氣體導入口87。沖洗氣體Gy自沖洗氣體導入口87被導入沖洗氣體區域57中。
源氣體Gx是第一源氣體的一例。
源氣體Gx包含矽（Si）、碳（C）及氯（Cl）。源氣體Gx例如是矽烷（SiH 4）、丙烷（C 3H 8）、氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體。
氯化氫（HCl）是抑制矽的團簇化的輔助氣體。另外，氯化氫具有對堆積於源氣體Gx氣體流路中的包含矽的副生成物進行蝕刻的功能。
氫氣（H 2）是載體氣體。作為載體氣體，例如亦能夠使用氬氣（Ar）。
源氣體Gx例如包含n型雜質的摻雜氣體。n型雜質的摻雜氣體例如是氮氣。
沖洗氣體Gy具有使反應室10之中的、源氣體Gx的流動穩定的功能。沖洗氣體Gy包含氯（Cl）。沖洗氣體Gy例如包含氯化氫（HCl）。沖洗氣體Gy例如是氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體。
氯化氫（HCl）是包含矽的副生成物的蝕刻氣體。例如亦能夠使用氬氣（Ar）來代替氫氣（H 2）。
沖洗氣體Gy的氯原子濃度例如較源氣體Gx的氯原子濃度低。沖洗氣體Gy的氯原子濃度例如為源氣體Gx的氯原子濃度的五分之一以下。
於源氣體區域56導入有源氣體Gx。
於沖洗氣體區域57導入有沖洗氣體Gy。沖洗氣體區域57設置於源氣體區域56與反應室10之間。
圖14是第二實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖14是包括源氣體導管77及沖洗氣體導管78的剖面圖。
整流板60設置於反應室10與沖洗氣體區域57之間。整流板60具有多個孔60a及多個孔60b。於孔60a的內側設置有沖洗氣體導管78以及源氣體導管77。沖洗氣體導管78亦可利用整流板60的孔60a置換。
隔板66設置於沖洗氣體區域57與源氣體區域56之間。隔板66具有多個孔66a。於孔66a的內側設置有源氣體導管77。
源氣體導管77向反應室10供給源氣體Gx。源氣體導管77被插入至孔60a、孔66a中。源氣體導管77貫通整流板60及隔板66。
源氣體導管77於上端具有環狀的凸緣77a。源氣體導管77相對於隔板66能夠拆卸。
源氣體導管77的外壁與隔板66隔開。於源氣體導管77與隔板66之間存在間隙。源氣體導管77的外壁與隔板66之間的距離（圖14中的d3）例如為10 μm以上且100 μm以下。距離d3是源氣體導管77的中心軸與孔66a的中心一致時的距離。
沖洗氣體導管78向反應室10供給沖洗氣體Gy。沖洗氣體導管78被插入至孔60a中。沖洗氣體導管78貫通整流板60。
沖洗氣體導管78於上端具有環狀的凸緣78a。沖洗氣體導管78相對於整流板60能夠拆卸。沖洗氣體導管78的外壁與整流板60隔開。
於沖洗氣體導管78的內側插入有源氣體導管77。沖洗氣體導管78與源氣體導管77隔開。沖洗氣體導管78與源氣體導管77之間的間隙成為沖洗氣體Gy的流路。
圖15是第二實施方式的氣相成長方法的說明圖。
以下，以源氣體Gx為矽烷（SiH 4）、丙烷（C 3H 8）、氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體，沖洗氣體Gy為氯化氫（HCl）與氫氣（H 2）的混合氣體的情況為例進行說明。
如圖15所示，作為源氣體Gx的矽烷、丙烷、氯化氫與氫氣的混合氣體自源氣體區域56通過源氣體導管77而供給至反應室10中。
另外，如圖15所示，作為沖洗氣體Gy的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域57通過沖洗氣體導管78而被供給至反應室10中。
圖16是第二實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。圖16是與圖15對應的圖。
圖16所示的結構與第二實施方式的氣相成長裝置200的不同之處在於，沖洗氣體Gy不包含氯。沖洗氣體Gy例如是氫氣。
如圖16所示，凸緣77a與隔板66的接觸面、以及源氣體導管77的外壁與隔板66之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。即，源氣體Gx有時會如圖16中虛線箭頭所示，通過源氣體導管77的外壁與隔板66之間的區域，自源氣體區域56洩漏至沖洗氣體區域57。藉由源氣體Gx洩漏至沖洗氣體區域57，源氣體Gx混合於沖洗氣體區域57中。
藉由在沖洗氣體區域57中混合作為源氣體Gx的矽烷、丙烷、氯化氫與氫氣的混合氣體，如圖16所示，包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管77與沖洗氣體導管78之間。
包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管77與沖洗氣體導管78之間，意指經由沖洗氣體導管78向反應室10供給的氣體中所含的矽的原子濃度減少。即，供給至反應室10中的矽的量減少。因此，供給至晶圓W的表面的矽的量亦減少。另外，若包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管77與沖洗氣體導管78之間，則經由沖洗氣體導管78向反應室10供給的氣體中所含的矽與包含矽的副生成物90的反應加快，經由沖洗氣體導管78向反應室10供給的氣體中所含的矽的原子濃度經時性減少。因此，形成於晶圓W的表面的SiC膜11的特性的再現性降低。例如，SiC膜11的膜厚的再現性、載體濃度的再現性降低。
混合源氣體Gx後的沖洗氣體區域57中的沖洗氣體Gy的矽原子濃度較源氣體Gx的矽原子濃度低。另外，混合源氣體Gx後的沖洗氣體Gy的氯原子濃度較源氣體Gx的氯原子濃度低。
就抑制矽的團簇化的觀點而言，源氣體Gx的氯原子濃度較佳為源氣體Gx的矽原子濃度的2倍以上，更佳為5倍以上。
就減少SiC膜11的缺陷密度、抑制SiC膜11的成長速度的降低的觀點而言，沖洗氣體Gy的氯原子濃度較佳為較源氣體Gx的氯原子濃度低。沖洗氣體Gy的氯原子濃度較佳為源氣體Gx的氯原子濃度的二分之一以下，更佳為五分之一以下。
就抑制包含矽的副生成物90的形成的觀點而言，沖洗氣體Gy的氯原子濃度較佳為源氣體Gx的氯原子濃度的百分之一以上，更佳為五十分之一以上。
就抑制源氣體導管77或隔板66破損的觀點而言，源氣體導管77的外壁與隔板66之間的距離d3較佳為100 μm以上，更佳為250 μm以上。
就抑制源氣體導管77與沖洗氣體導管74的中心軸的偏移的觀點而言，源氣體導管77的外壁與隔板66之間的距離d3較佳為1 mm以下，更佳為750 μm以下。
以上，根據第二實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，可抑制氣體流路中的包含矽的副生成物的堆積。因此，根據第二實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，能夠提高膜的特性的再現性。
（第三實施方式） 第三實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法與第二實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法的不同之處在於，氣相成長裝置是臥式氣相成長裝置。以下，關於與第一實施方式或第二實施方式重覆的內容，有時省略一部分記述。
圖17是第三實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。第三實施方式的氣相成長裝置300例如是使單晶SiC膜於單晶SiC基板上磊晶成長的磊晶成長裝置。第三實施方式的氣相成長裝置200是於SiC基板的表面自橫向向SiC基板的表面供給製程氣體的臥式氣相成長裝置。
第三實施方式的氣相成長裝置300包括反應室10、氣體導入部12。反應室10包括基座14（固持器）、旋轉軸18、旋轉驅動機構20、加熱器23、以及氣體排出口44。氣體導入部12包括源氣體區域56、沖洗氣體區域57、隔板66、隔板67、頂板65、源氣體導管77、沖洗氣體導管78、源氣體導入口86、沖洗氣體導入口87。
基座14是固持器的一例。隔板67是第二隔板的一例。隔板66是第一隔板的一例。
源氣體區域56以及源氣體導管77形成第一源氣體流路。沖洗氣體區域57以及沖洗氣體導管78形成沖洗氣體流路。
基座14設置於反應室10之中。於基座14能夠同時載置多個晶圓W。
基座14固定於旋轉軸18上。藉由利用旋轉驅動機構20使旋轉軸18旋轉而能夠使基座14旋轉。亦能夠採用載置於基座14之上的多個晶圓W分別自轉的結構。
加熱器23設置於基座14之下。加熱器23例如是電阻加熱加熱器。另外，加熱器23亦可為感應加熱式的線圈。
氣體排出口44設置於反應室10的側面。氣體排出口44將源氣體於晶圓W表面處進行了反應後的剩餘的反應生成物、及剩餘的製程氣體自反應室10的側面排出至外部。
氣體導入部12設置於反應室10之上。氣體導入部12的結構與第二實施方式的氣相成長裝置200相同。但是，隔板67亦可為設有與沖洗氣體導管78對應的孔及除此之外的多個氣體孔的結構，還可為僅設有與沖洗氣體導管78對應的孔的結構。
當於多個晶圓W的表面形成SiC膜11時，自氣體導入部12向反應室10供給的源氣體Gx及沖洗氣體Gy自晶圓W的表面的水平方向被供給。
以上，根據第三實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，與第二實施方式相同，可抑制氣體流路中的包含矽的副生成物的堆積。因此，根據第三實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，能夠提高膜的特性的再現性。
（第四實施方式） 第四實施方式的氣相成長裝置與第一實施方式的氣相成長裝置的不同之處在於，氣體導入部更包括安裝於源氣體導管上的傳導性調整機構。以下，關於與第一實施方式重覆的內容，有時省略一部分記述。
圖18是第四實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖18是包括源氣體導管71及沖洗氣體導管74的剖面圖。圖18是與第一實施方式的圖2對應的圖。圖18中亦示意性地圖示出設置於反應室10的外部的質量流量控制器（mass flow controller，MFC）以及控制部。
源氣體導管71於上部安裝有傳導性調整機構79。傳導性調整機構79具有使源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性較源氣體導管71減小的功能。藉由在源氣體導管71上安裝傳導性調整機構79，通過源氣體導管71供給至反應室10中的源氣體G1的供給量減少。
傳導性調整機構79例如是具有規定內徑的環狀構件。傳導性調整機構79的一部分例如被插入至源氣體導管71中。
傳導性調整機構79例如於上端具有環狀的凸緣。傳導性調整機構79相對於源氣體導管71能夠拆卸。傳導性調整機構79例如藉由將凸緣載置於源氣體導管71的凸緣71a上來支承自重。
第四實施方式的氣相成長裝置中，例如源氣體區域51及沖洗氣體區域54分別具有壓力感測器91、壓力感測器92。藉由壓力感測器91、壓力感測器92，能夠獨立地測量源氣體區域51的內壓及沖洗氣體區域54的內壓。
圖19是第四實施方式的氣相成長方法的說明圖。
如圖19所示，作為源氣體G1而供給的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體自源氣體區域51通過安裝有傳導性調整機構79的源氣體導管71，而被供給至反應室10中。源氣體區域51及源氣體導管71形成源氣體G1的源氣體流路。源氣體G1的源氣體流路是第一源氣體流路的一例。
另外，如圖19所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域54通過沖洗氣體導管74而被供給至反應室10中。沖洗氣體G3通過沖洗氣體導管74與源氣體導管71之間的間隙而被供給至反應室10中。沖洗氣體區域54與沖洗氣體導管74形成沖洗氣體G3的沖洗氣體流路。
另外，如圖19所示，作為沖洗氣體G3的氯化氫與氫氣的混合氣體自沖洗氣體區域53通過整流板60的孔60b而被供給至反應室10中。
於第四實施方式的氣相成長方法中，例如利用質量流量控制器94對藉由控制部93供給至沖洗氣體區域54中的沖洗氣體G3之中的氫氣供給量進行調整。藉由對供給至沖洗氣體區域54中的沖洗氣體G3的氫氣供給量進行調整，可調整沖洗氣體區域54的內壓。藉由對供給至沖洗氣體區域54中的沖洗氣體G3之中的氫氣供給量進行調整，可調節沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差。例如，藉由增加向沖洗氣體區域54供給的沖洗氣體G3的氫氣供給量，可使沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓相等或較其高。再者，亦可利用質量流量控制器95調整源氣體G1的氫氣流量。
圖20是第四實施方式的氣相成長裝置的氣體導入部的一部分的放大示意剖面圖。圖20是與圖18對應的圖。
於第四實施方式的氣相成長方法中，例如調整傳導性調整機構79的內徑。藉由調整傳導性調整機構79的內徑，可調整源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性。藉由調整源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性，可調整源氣體區域51的內壓。藉由調整源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性，可調整沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差。
圖20所示的傳導性調整機構79的內徑較圖18所示的傳導性調整機構79的內徑大。藉由增大傳導性調整機構79的內徑，可增大源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性。藉由增大源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性，可降低源氣體區域51的內壓。藉由增大源氣體導管71與傳導性調整機構79的合成傳導性，可使沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓相等或較其高。
於第四實施方式的氣相成長方法中，例如基於經獨立測量的源氣體區域51的內壓及沖洗氣體區域54的內壓來調整沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差。
於第四實施方式的氣相成長方法中，例如基於供給至晶圓W的表面的含矽粒子的量來調整沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差。於進行此種調整的情況下，為了使含矽粒子的密度變少，只要調整供給至沖洗氣體區域54的沖洗氣體G3之中的氫氣供給量、供給至源氣體區域51的源氣體G1之中的氫氣供給量、傳導性調整機構79的內徑等即可，因此源氣體區域51及沖洗氣體區域54亦可分別不包括壓力感測器91、壓力感測器92。供給至晶圓W的表面的含矽粒子的密度例如可藉由如下操作來評價：向氣相成長裝置100導入晶圓W，之後，使晶圓W升溫至SiC膜的成長溫度附近，進而，對不使SiC膜成長而自氣相成長裝置100搬出的晶圓W進行拉曼光譜法或光學顯微鏡等的測定。供給至晶圓W的表面的含矽粒子的密度理想為100個/cm 2以下，更理想為10個/cm 2以下，進而理想為1.0個/cm 2以下。
於在源氣體導管71安裝有傳導性調整機構79的情況下，形成於晶圓W的表面的單晶SiC膜有產生小的凹坑或凸起之虞。
圖21是第四實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法的作用及效果的說明圖。圖21是與圖18對應的圖。
如圖21所示，凸緣71a與隔板63的接觸面、以及源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域有時作為氣體的洩漏路徑發揮功能。即，源氣體G1有時會如圖21中虛線箭頭所示，通過源氣體導管71的外壁與隔板63之間的區域，自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54。藉由源氣體G1洩漏至沖洗氣體區域54，源氣體G1混合於沖洗氣體區域54中。
藉由在沖洗氣體區域54中混合作為源氣體G1的矽烷、氯化氫與氫氣的混合氣體，如圖21所示，包含矽的副生成物90堆積於源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間。
如於第一實施方式中所說明般，藉由沖洗氣體G3中包含氯，即便因源氣體G1的洩漏而於沖洗氣體區域54中混雜有包含矽的氣體，矽的副生成物亦被氯蝕刻。因此，可抑制包含矽的副生成物90堆積於通向反應室10的氣體流路中。
但是，於在源氣體導管71安裝有傳導性調整機構79的情況下，源氣體區域51的內壓升高，沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差變大，藉此自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54的源氣體G1的量增大。因此，沖洗氣體G3之中的氯對包含矽的副生成物90的堆積的抑制效果變得不充分，有形成大量的副生成物90之虞。
認為藉由將堆積於氣體流路中的大量副生成物90的一部分釋放至氣相中，而成為供給至晶圓W的表面的含矽粒子。另外，認為由於沖洗氣體G3之中的源氣體G1的濃度變高，含矽粒子亦有時會於源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間藉由氣相反應而形成。
於SiC膜成長之前，由於供給至晶圓W的表面的含矽粒子的附著，有時會成為單晶SiC膜上產生的小凹坑或凸起的原因。
於第四實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法中，藉由調整沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓之差，抑制自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54的源氣體G1的量。藉由使沖洗氣體區域54的內壓與源氣體區域51的內壓相等或較其高，抑制自源氣體區域51洩漏至沖洗氣體區域54的源氣體G1的量。因此，可抑制包含矽的副生成物90堆積於通向反應室10的氣體流路中。另外，可抑制源氣體導管71與沖洗氣體導管74之間產生的氣相反應。因此，可抑制供給至晶圓W的表面的含矽粒子減少，於單晶SiC膜上產生小的凹坑或凸起。
以上，根據第四實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，與第一實施方式相同，可抑制氣體流路中的包含矽的副生成物的堆積。因此，根據第四實施方式的氣相成長裝置以及氣相成長方法，能夠提高膜的特性的再現性。另外，可抑制於SiC膜上產生小的凹坑或凸起。
以上，一面參照具體例一面對本發明的實施方式進行了說明。所述實施形態只不過是作為示例而列舉，並非限定本發明。另外，可適當組合各實施方式的構成要素。
於實施方式中，以形成單晶SiC膜的情況為例進行了說明，但於多晶或非晶SiC膜的形成上亦能夠應用本發明。
另外，於實施方式中，以單晶SiC的晶圓作為基板的一例進行了說明，但基板並不限定於單晶SiC的晶圓。
另外，於實施方式中，作為n型雜質以氮為例進行了說明，但作為n型雜質，例如亦能夠應用磷（P）。另外，作為雜質亦能夠應用p型雜質。
另外，於實施方式中，以導管為圓筒形狀的情況為例進行了說明，但導管的形狀不限於圓筒形狀，亦可為其他的形狀。另外，於實施方式中，儘管以導管的開口剖面為圓形的情況為例進行了說明，然而導管的開口剖面不限於圓形，亦可為橢圓、正方形、長方形等其它形狀。
於實施方式中，以提高在同一規格的不同的氣相成長裝置之間，於同一製程條件下形成的膜的特性的再現性的情況為例進行了說明。但是，例如於同一氣相成長裝置中，膜的特性發生經時變化的情況下，使用本發明，亦能夠提高膜的特性的再現性。另外，例如，於同一氣相成長裝置中，欲提高膜的特性的均勻性的情況下，亦能夠使用本發明。
於實施方式中，以藉由設置能夠拆卸的氣體管來形成洩漏路徑的情況為例進行了說明，但對於在氣體導入部內存在洩漏路徑的其他氣相成長裝置，亦能夠適用本發明。
於實施方式中，關於裝置構成或製造方法等對於本發明的說明而言並非直接必要的部分等省略了記載，但可適當選擇使用必要的裝置構成或製造方法等。另外，具備本發明的要素、且可由本領域技術人員適當進行設計變更的全部氣相成長裝置包含在本發明的範圍內。本發明的範圍是藉由申請專利範圍及其均等物的範圍而定義。
10:反應室 11:SiC膜（碳化矽膜） 12:氣體導入部 14:基座（固持器） 16:旋轉體 18:旋轉軸 20:旋轉驅動機構 22:第一加熱器 23:加熱器 28:反射器 30:支撐柱 32:固定台 34:固定軸 40:罩 42:第二加熱器（加熱器） 44:氣體排出口 51、52、56:源氣體區域 53、54、55、57:沖洗氣體區域 60:整流板（隔板） 60a、60b、61a、62a、63a、64a、66a:孔 61、62、63、64、66、67:隔板 65:頂板 71、72、77:源氣體導管 71a、72a、73a、74a、75a、76a、77a、78a:凸緣 73、74、75、78:沖洗氣體導管 76:氣帽 79:傳導性調整機構 81、82、86:源氣體導入口 83、84、85、87:沖洗氣體導入口 90:副生成物 91、92:壓力感測器 93:控制部 94、95:質量流量控制器 100、200、300:氣相成長裝置 d1、d2、d3:距離 G1、G2、Gx:源氣體 G3、Gy:沖洗氣體 W:晶圓（基板）
圖1是第一實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。 圖2是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖3是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖4是第一實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖5是第一實施方式的氣相成長方法的說明圖。 圖6是第一實施方式的氣相成長方法的說明圖。 圖7是第一實施方式的氣相成長方法的說明圖。 圖8是第一實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖9是第一實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖10是第一實施方式的氣相成長裝置的變形例的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖11是第一實施方式的氣相成長方法的變形例的說明圖。 圖12是第一實施方式的氣相成長裝置的變形例的作用及效果的說明圖。 圖13是第二實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。 圖14是第二實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖15是第二實施方式的氣相成長方法的說明圖。 圖16是第二實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。 圖17是第三實施方式的氣相成長裝置的示意剖面圖。 圖18是第四實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖19是第四實施方式的氣相成長方法的說明圖。 圖20是第四實施方式的氣相成長裝置的氣體室的一部分的放大示意剖面圖。 圖21是第四實施方式的氣相成長裝置的作用及效果的說明圖。
51、52:源氣體區域
53、54、55:沖洗氣體區域
60:整流板(隔板)
60a、60b、61a、62a、63a、64a:孔
61、62、63、64:隔板
65:頂板
71:源氣體導管
71a、74a、76a:凸緣
74:沖洗氣體導管
76:氣帽
d1:距離
G1、G2:源氣體
G3:沖洗氣體

Claims (17)

  1. 一種氣相成長裝置，包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；第一源氣體流路，向所述反應室之中供給包含矽及氯的第一源氣體；以及沖洗氣體流路，向所述反應室之中供給包含矽及氯且矽原子濃度較所述第一源氣體的矽原子濃度低的沖洗氣體；更包括設置於所述第一源氣體流路與所述沖洗氣體流路之間的氣體的洩漏路徑。
  2. 如請求項1所述的氣相成長裝置，其中，所述沖洗氣體的氯原子濃度較所述第一源氣體的氯原子濃度低。
  3. 如請求項1所述的氣相成長裝置，更包括向所述反應室之中供給包含碳的第二源氣體的第二源氣體流路。
  4. 如請求項1所述的氣相成長裝置，其中，所述沖洗氣體包含氫氣。
  5. 一種氣相成長裝置，包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；以及氣體導入部，設置於所述反應室之上，所述氣體導入部中，包括：源氣體區域，導入有包含矽及氯的源氣體；沖洗氣體區域，設置於所述源氣體區域與所述反應室之間，且導入有包含 氯的沖洗氣體；第一隔板，設置於所述源氣體區域與所述沖洗氣體區域之間；第二隔板，設置於所述沖洗氣體區域與所述反應室之間；源氣體導管，貫通所述第一隔板與所述第二隔板，並向所述反應室供給所述源氣體；以及沖洗氣體導管，貫通所述第二隔板，且供所述源氣體導管插入，自與所述源氣體導管的間隙向所述反應室供給包含原子濃度較所述源氣體的矽原子濃度低的矽的所述沖洗氣體，且於所述源氣體導管與所述第一隔板之間具有間隙；更包括設置於所述源氣體導管與所述沖洗氣體導管之間的氣體的洩漏路徑。
  6. 如請求項5所述的氣相成長裝置，其中，所述氣體導入部更包括安裝於所述源氣體導管上的傳導性調整機構。
  7. 如請求項5所述的氣相成長裝置，其中，所述沖洗氣體的氯原子濃度較所述源氣體的氯原子濃度低。
  8. 如請求項5所述的氣相成長裝置，其中，所述沖洗氣體包含氫氣。
  9. 一種氣相成長方法，為使用氣相成長裝置的氣相成長方法，所述氣相成長裝置包括：反應室；固持器，設置於所述反應室之中並載置基板；源氣體流路，向所述反應室之中供給源氣體；以及沖洗氣體流路，向所述反應室之中供給沖洗氣體，所述氣相成長方法中，自所述源氣體流路向所述反應室供給包含矽及氯的所述源氣 體，自所述沖洗氣體流路向所述反應室供給包含矽及氯且矽原子濃度較所述源氣體低的沖洗氣體，更包括設置於所述源氣體流路與所述沖洗氣體流路之間的氣體的洩漏路徑，於所述基板的表面形成碳化矽膜。
  10. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述沖洗氣體的氯原子濃度較所述源氣體的氯原子濃度低。
  11. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述沖洗氣體包含氫氣。
  12. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述源氣體流路包括導入有所述源氣體的源氣體區域及自所述源氣體區域向所述反應室供給所述源氣體的源氣體導管，所述沖洗氣體流路包括導入有所述沖洗氣體的沖洗氣體區域及自所述沖洗氣體區域向所述反應室供給所述沖洗氣體的沖洗氣體導管，所述沖洗氣體區域的內壓設為所述源氣體區域的內壓以上。
  13. 如請求項12所述的氣相成長方法，其中，所述源氣體包含氫氣，所述沖洗氣體包含氫氣，對導入至所述源氣體區域中的氫氣或導入至所述沖洗氣體區域中的氫氣的供給量進行調整，而調整所述沖洗氣體區域的內壓或所述源氣體區域的內壓。
  14. 如請求項12所述的氣相成長方法，其中，對所述源 氣體導管或所述沖洗氣體導管的傳導性進行調整，而調整所述沖洗氣體區域的內壓或所述源氣體區域的內壓。
  15. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述源氣體流路包括導入有所述源氣體的源氣體區域及自所述源氣體區域向所述反應室供給所述源氣體的源氣體導管，所述沖洗氣體流路包括導入有所述沖洗氣體的沖洗氣體區域及自所述沖洗氣體區域向所述反應室供給所述沖洗氣體的沖洗氣體導管，所述源氣體包含氫氣，所述沖洗氣體包含氫氣，對導入至所述源氣體區域中的氫氣或導入至所述沖洗氣體區域中的氫氣的供給量進行調整，以使供給至所述基板的表面的含矽粒子的密度成為100個/cm2以下。
  16. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述源氣體流路包括導入有所述源氣體的源氣體區域及自所述源氣體區域向所述反應室供給所述源氣體的源氣體導管，所述沖洗氣體流路包括導入有所述沖洗氣體的沖洗氣體區域及自所述沖洗氣體區域向所述反應室供給所述沖洗氣體的沖洗氣體導管，所述源氣體包含氫氣，所述沖洗氣體包含氫氣，對導入至所述源氣體區域中的氫氣或導入至所述沖洗氣體區域中的氫氣的供給量進行調整，以使供給至所述基板的表面的含矽粒子的密度成為10個/cm2以下。
  17. 如請求項9所述的氣相成長方法，其中，所述源氣體流路包括導入有所述源氣體的源氣體區域及自所述源氣體區域向所述反應室供給所述源氣體的源氣體導管，所述沖洗氣體流路包括導入有所述沖洗氣體的沖洗氣體區域及自所述沖洗氣體區域向所述反應室供給所述沖洗氣體的沖洗氣體導管，所述源氣體包含氫氣，所述沖洗氣體包含氫氣，對導入至所述源氣體區域中的氫氣或導入至所述沖洗氣體區域中的氫氣的供給量進行調整，以使供給至所述基板的表面的含矽粒子的密度成為1.0個/cm2以下。
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